橋梁伸縮縫病害分析與防治維修
2013-06-13 來源：筑龍網(wǎng)
橋梁伸縮縫病害分析與防治維修橋梁伸縮裝置，在橋梁結(jié)構(gòu)中直接承受車輪荷載的沖擊作用，并且長(zhǎng)期暴露在大氣中，使用環(huán)境比較惡劣，是橋梁結(jié)構(gòu)最易破壞而又較難維修的部位。橋梁伸縮裝置在設(shè)計(jì)、施工上稍有缺陷或不足，就會(huì)引起早期破壞，這不僅直接造成行車舒適度下降，使乘客缺乏安全感，而且對(duì)車輛的使用壽命造成影響。裝置的破損導(dǎo)致車輛對(duì)橋梁的沖擊作用顯著增加，加劇橋面鋪裝層的破壞速度，甚至?xí)绊懙綐蛄航Y(jié)構(gòu)。隨著橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，橋梁伸縮裝置也越來越得到橋梁工作者們的重視，正確地分析橋梁伸縮縫病害成因，研究其防治維修處理對(duì)策，從而有效地延長(zhǎng)橋梁伸縮縫的使用壽命，是橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要課題。
1、常見伸縮縫病害
伸縮縫的病害其構(gòu)造形式集采量不同而異，以下介紹常見的幾種伸縮縫病害。
1．1 板式橡膠伸縮縫
此類伸縮縫適用于中等伸縮量，在高速公路和一般公路都有使用，工作時(shí)可被拉伸和壓縮。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其剛度小、易變形、不易固定螺帽、維修時(shí)間頻繁。大量橋梁病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類伸縮縫的主要病害有：①橡膠件的破損、橡膠板的脫落；②錨固件的損壞、伸縮縫裝置下陷、鼓出及螺栓孔填料被拉離等；③橡膠條連接部位漏水；④車輛行駛不適，發(fā)出噪聲；⑤伸縮縫的整體破壞、功能喪失。
1．2 TsT伸縮縫
T橋梁伸縮縫是利用TST在高溫下的流動(dòng)性，澆人預(yù)先放在切好縫中的碎石上，使其和橋面及路面高度持平。伸縮縫所承受的豎向應(yīng)力主要由碎石承受，橫向應(yīng)力主要由TST材料本身承受。TST將碎石黏固在一起，以滿足均勻收縮變形要求。當(dāng)車輛經(jīng)過伸縮縫時(shí)，橋梁會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而伸縮縫表現(xiàn)出較好的彈性特征，而當(dāng)溫度變化引起梁長(zhǎng)伸縮時(shí)，伸縮縫又會(huì)表現(xiàn)出靼性以滿足變形縫的需要。它具有施工簡(jiǎn)單、快速，與路面銜接平整，耐酸、堿、水性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但在嚴(yán)寒地區(qū)容易脫落，耐久性差。大量橋梁病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類伸縮縫的主要病害有：①伸縮縫填料經(jīng)車輛長(zhǎng)期荷載作用，容易隆起與凹陷，造成行車沖擊較大；② 伸縮縫填料長(zhǎng)時(shí)間暴露易發(fā)生老化與脫落、開裂滲水、侵蝕橋跨結(jié)構(gòu)。
1．3 毛勒伸縮縫
毛勒伸縮縫是目前最好的一種伸縮縫，現(xiàn)在的高等級(jí)公路和國(guó)、省道公路大多采用，因?yàn)槠渚哂休^長(zhǎng)的使用壽命，其燕型橡膠帶更換方便，能滿足伸縮、止水等一系列要求。大量橋梁病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類伸縮縫的主要病害有：① 伸縮量過大，橡膠條被拉裂或擠出；②橡膠條的老化、脫落；③型鋼斷裂及錨固混凝土的開裂、破碎；④ 伸縮縫安裝標(biāo)高與兩側(cè)路面有差異，引起伸縮縫處跳車；⑤伸縮縫本身變形或錨固筋脫落等造成早期損壞。
1．4 鋼制梳形板伸縮縫
這種伸縮縫裝置是將鋼板做成梳齒狀，跨越伸縮縫間隙后，搭在另一端預(yù)埋鋼板上，伸縮量可達(dá)40 mm以上。該種裝置可承受較大的水平變位，一般多用于中、大跨徑的橋梁。由于這種裝置結(jié)構(gòu)本身剛度較大，抗沖擊力強(qiáng)，因此在工程中廣泛采用。大量橋梁病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類伸縮縫的主要病害有：①伸縮縫接頭活動(dòng)異常，錨固件損傷；②梳齒板的斷裂或翹出，震動(dòng)嚴(yán)重，行車噪音大；③表面梳齒板焊接部位損傷；④ 漏水嚴(yán)重，縫內(nèi)堆滿塵土和垃圾。
2、橋梁伸縮縫病害原因分析
損壞首先表現(xiàn)在過渡段的混凝土破壞，繼而是錨固系統(tǒng)破壞，最后造成整個(gè)伸縮裝置破壞。
2．1 過渡段的混凝土破壞
過渡段混凝土的主要荷載為車輛輪壓產(chǎn)生的動(dòng)載，當(dāng)車輪壓在伸縮縫上時(shí)，其荷載通過錨固系統(tǒng)傳遞到過渡段混凝土，再傳遞到梁板上，并產(chǎn)生一定的壓縮變形。當(dāng)車輪行駛過后，有一個(gè)應(yīng)力釋放的過程，會(huì)產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，輪壓越大，拉應(yīng)力也越大，而過渡段混凝土與路面之間剛?cè)嵯嘟佑趾茈y鋪平，易產(chǎn)生臺(tái)階，同時(shí)過渡段與仲縮縫之問也存在不平整的問題，車輛通行振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力使伸縮縫裝置錨固系統(tǒng)和過渡段混凝土受力瞬時(shí)加大，而由此產(chǎn)生的振動(dòng)又是高頻振動(dòng)，錨固裝置在反復(fù)動(dòng)載震動(dòng)下產(chǎn)生變形，與混凝土剝離，最終全部破壞。如果每延米的錨固筋與預(yù)埋筋連接得越少，或采用扳彎預(yù)埋筋就位的話。則傳力效果越差，所受的應(yīng)力也就越大。因此，如何保證錨固筋和預(yù)埋筋的連接及效果，提高過渡段和伸縮縫的平整度是減少伸縮縫破壞的關(guān)鍵。
2．2 設(shè)計(jì)因素
?。?）伸縮縫在整個(gè)橋梁工程中所占的份量不多，一般易被設(shè)計(jì)人員忽視，因而未對(duì)伸縮縫進(jìn)行細(xì)致的考慮與設(shè)計(jì)。
（2）伸縮裝置的受力復(fù)雜，而與之密切相關(guān)起固定作用的錨固系統(tǒng)卻不盡合理。
（3）對(duì)施工的實(shí)際情況考慮不周。如：錨固混凝土太薄且鋼筋密布，伸縮裝置的錨固系統(tǒng)很難準(zhǔn)確地預(yù)埋在梁中，甚至無法預(yù)埋，相當(dāng)一部分錨固系統(tǒng)不得不錨固在整體化混凝土層中。
（4）有的設(shè)計(jì)只注重計(jì)算橋梁的伸縮量，并以此進(jìn)行選型，而對(duì)伸縮裝置的性能了解不全面，忽視了產(chǎn)品的相應(yīng)技術(shù)要求。
?。?）由于伸縮縫需埋設(shè)在粱板的端部，梁板的端頭需要預(yù)留槽口，這對(duì)梁板結(jié)構(gòu)而言是在斷面上的一種削弱，特別是對(duì)毛勒和防毛勒等伸縮變形量較大的情況就更為突出。由于對(duì)鋼橫梁的剛度要求高，往往截面高度比較大，這種影響就更加突出。而設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)梁端部未能慎重考慮，在反復(fù)荷載作用下，梁端破壞引起伸縮裝置失靈。
?。?）各設(shè)計(jì)單位甚至同一設(shè)計(jì)單位的不同設(shè)計(jì)部門和個(gè)人之間按照各自的習(xí)慣和思路設(shè)計(jì)，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和同一性，造成構(gòu)件預(yù)埋鋼筋的型式和尺寸各異，給伸縮縫的安裝施工帶來一定的困難。
2．3 施工因素
?。?）構(gòu)件預(yù)制和安裝方面的影響。構(gòu)件預(yù)埋筋的埋設(shè)過低或過高以及前后錯(cuò)位致使伸縮縫錨筋無法保證正常搭接長(zhǎng)度的情況普遍存在，有的甚至漏埋預(yù)埋筋，而不得不采取其他的補(bǔ)救措施，嚴(yán)重地影響伸縮縫的性能。
（2）施工馬虎。伸縮縫裝置安裝是橋梁施工的最后幾道工序之一，為了趕工程進(jìn)度，施工人員易對(duì)這道不起眼卻十分重要的工序疏忽大意，未嚴(yán)格按安裝程序及有關(guān)操作要求施工。施工時(shí)伸縮裝置的錨固筋焊接不牢或橋面鋪裝后伸縮縫澆筑得不好等情況，給伸縮縫本身造成隱患。
?。?）施工不當(dāng)。施工過程中，梁端伸縮縫間距沒有按設(shè)計(jì)要求留出，人為地放大或縮小。定位角鋼位置不正確，致使伸縮縫裝置不能正常工作。縫距太小，橡膠伸縮縫因超限擠壓凸起而產(chǎn)生跳車?？p距太大，荷載作用下的剪切力以及車輛行駛的慣性，會(huì)將松動(dòng)的橡膠伸縮縫腔帶帶出定位角鋼，產(chǎn)生另一類型的跳車。
?。?）伸縮縫處的混凝土養(yǎng)護(hù)不到位。由于混凝土澆筑后，養(yǎng)護(hù)范圍大，橋面取水困難，相當(dāng)一部分伸縮縫處的混凝土處于未養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不到位的狀態(tài)。
?。?）其他平行作業(yè)的影響。由于伸縮縫施工處于工程項(xiàng)目的尾期，此時(shí)通車的壓力較大，各項(xiàng)收尾階段的工程（如路面工程、綠化工程、機(jī)電工程、交通安全工程等）與伸縮縫施工常常出現(xiàn)交叉作業(yè)的情況，如不能很好地協(xié)調(diào)，很容易影響伸縮縫工作環(huán)境及施工質(zhì)量。
（6）過渡段混凝土的施工控制不當(dāng)，造成與橋面接縫處凹凸不平，致使車輛行駛時(shí)沖擊過大而引起伸縮裝置破壞。
2．4 橋梁縱坡影響
縱坡較大的橋，通常施工時(shí)把活動(dòng)支座做成水平的，在車輛的沖擊作用下，使支座向下坡方向產(chǎn)生較大的剪切變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生縱向滑移，致使伸縮縫卡死或拉裂。
2．5 強(qiáng)度或剛度不夠
橋面板板端岡Ij度不足、伸縮縫裝置本身剛度不足、伸縮裝置錨固構(gòu)件強(qiáng)度不足都會(huì)導(dǎo)致伸縮縫的損傷。
2．6 外荷載作用
?。?）活載、恒載等會(huì)使橋梁端部發(fā)生角變位，而使伸縮裝置產(chǎn)生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動(dòng)的情況，就更容易使伸縮縫損壞。
?。?）寬幅橋面設(shè)置的縱向伸縮裝置，由于跨中撓度較大，容易在振動(dòng)時(shí)造成橡膠條的開裂和型鋼的變形。
（3）接縫兩側(cè)混凝土存在高差，在車輛荷載的反復(fù)作用下，也會(huì)加速伸縮縫的損壞。
2．7 伸縮縫自身缺陷
伸縮縫生產(chǎn)工藝條件要求較為嚴(yán)格，各種材料的材質(zhì)、性能和生產(chǎn)、加工要求嚴(yán)格，稍不注意就容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成伸縮縫的早期破壞。
2．8 交通流量影響
高速行駛的重載車頻繁而強(qiáng)烈地沖擊伸縮縫，造成伸縮裝置的部件破壞、脫落、松動(dòng)。
3、橋梁伸縮縫病害防治
根據(jù)近幾年橋梁施工經(jīng)驗(yàn)，主要總結(jié)為：
?。?）全面分析，準(zhǔn)確計(jì)算橋梁伸縮的溫度取值。
?。?）受各種客觀因素的影響，伴隨著橋梁結(jié)構(gòu)的變位，伸縮縫也將要產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮變位以順應(yīng)結(jié)構(gòu)的變位，首先在安裝時(shí)要精確對(duì)伸縮量進(jìn)行計(jì)算，并考慮一定的富余量，以保證伸縮縫在今后運(yùn)營(yíng)中始終處于良好的工作狀態(tài)。
（3）伸縮縫安裝定位要準(zhǔn)確，澆筑的混凝土必須用標(biāo)號(hào)C50以上配比，振搗要密實(shí)，伸縮縫體的錨固鋼筋必須與臺(tái)背和梁頭鋼筋連結(jié)可靠有效?；炷翝仓箴B(yǎng)生必須要在7 d以上，并留好試塊，在28 d試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)方可開放交通。
?。?）在開放交通前要對(duì)伸縮縫模板進(jìn)行清理，縫內(nèi)決不能遺留雜物，并要檢查是否有跑?，F(xiàn)象，如有少量跑?？蛇M(jìn)行剔鑿處理，嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行返工重新澆筑混凝土。
?。?）嚴(yán)格控制橋梁主體和臺(tái)背的施工精度，不應(yīng)有跑模和不合圖紙尺寸標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象發(fā)生，留足、留準(zhǔn)預(yù)留錨固鋼筋，橋梁主體完成后要用厚鋼板對(duì)伸縮縫部位進(jìn)行保護(hù)覆蓋，防止施工車輛行車碾壓破壞。
4、橋梁伸縮縫的養(yǎng)護(hù)和維修
橋梁伸縮裝置是最容易遭到破壞且又相對(duì)難以加強(qiáng)和修復(fù)的部位。因此，它在公路橋梁維修養(yǎng)護(hù)管理上存在的問題也較多。如果置小的破損于不顧，勢(shì)必會(huì)發(fā)展成嚴(yán)重的破壞，以致危及行車安全。因此，注意做經(jīng)常性檢查，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修工作顯得尤為重要。
?。?）首先要做好檔案記錄工作，對(duì)伸縮縫要進(jìn)行定期檢查，做好檢查記錄。
?。?）在平常養(yǎng)護(hù)工作中要做到對(duì)伸縮縫前后出現(xiàn)的坑槽及時(shí)修補(bǔ)，經(jīng)常清掃伸縮縫上面的垃圾和污物，雨季前要做好伸縮縫處的排水工作，對(duì)已銹蝕部分及時(shí)進(jìn)行防護(hù)處理。
?。?）更換伸縮縫時(shí)，考慮伸縮縫側(cè)壁的受力和橋梁結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)量，選擇合適的伸縮縫。
（4）對(duì)于橋面鋪裝層上容易產(chǎn)生車轍的凸凹不平處，要特別注意鋪筑材料時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生高低差。
?。?）在鑿除原有混凝土鋪裝時(shí)，不要損傷伸縮縫兩側(cè)橋面板混凝土及鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋錨頭。
（6）當(dāng)原伸縮縫裝置的錨固鋼筋損壞、松動(dòng)或無錨固鋼筋需增設(shè)時(shí)，應(yīng)先鑿出錨孑L或槽口后再安設(shè)鋼筋等錨固件。
5、結(jié)束語
隨著公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，車流量越來越大，橋梁施工時(shí)對(duì)伸縮縫的質(zhì)量及技術(shù)要求也越來越嚴(yán)格。作為建設(shè)者，要從以上所列的各個(gè)方面充分分析伸縮縫產(chǎn)生病害的原因，及早做出各種防治和維修工作，杜絕各種問題的出現(xiàn)，保證行車安全舒適。
